Aquariumbeleuchtung

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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frankbaron
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Di, 02.04.13, 09:10

Hallo an alle, ich habe mich gerade angemeldet, weil ich schon seit Tagen versuche passende Bauteile für eine Eigenbauaquariumbeleuchtung zu finden. Leider habe ich nicht die erforderlichen Kenntnisse um mir alle Fragen selbst zu beantworten. Ich hoffe, dass hier viele Leute mit viel Wissen unterwegs sind, die mir in wenigen Sätzen Antworten geben können. Nun zu meinem Vorhaben. ich haben ein 1000 Liter Meerwasseraquarium. derzeit beleuchtet mit einer Kombination aus LED Strahlern und HQI Brennern. Nun möchte ich die HQI Brenner verbannen und nur mit LED beleuchten. Es gibt im Netz viele Bauanleitungen für so etwas. aber das entspricht nicht meinen Vorstellungen. Ich habe mir das folgendermaßen vorgestellt. Alles soll über ein Lichtsteuerungscomputer gesteuert werden. den habe ich schon und der hat 4 bzw 8 Kanäle die mit 0-10V Steuerspannung gesteuert werden. Nun möchte ich 10 Stk Highpowerled´s 10W 1000nA pro Kanal bestücken. Die gefundenen Beiträge im Netz gehen alle von 1-3 Watt powerled´s aus. das ist mit aber zu viel Fummelei für wenig Licht. Gelesen habe ich, dass es schlecht ist die LED`s parallel zu schalten. Wenn ich aber meine 10 V LED`s in Reihe schalte, brauche ich eine dimmfähige KSQ für 100V und 1000 mA, ansteuerbar mit 0-10V Steuerspannung. die suche in den Shop´s aber vergeblich. Wie kann ich das am sinnvollsten machen ohne extrem hohe Kosten. ich hoffe mir kann ein Fachmann ein guten Rat geben und kann kann nachts wieder schlafen und muss nicht Nacht für Nacht im Bett rum grübeln. Danke an alle Antworten schon mal im voraus. Gruß Frank
Fraenk
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Di, 02.04.13, 13:07

Hi,

Was ist das für ein Lichtcomputer, wieviel Leistung vertragen dessen Ausgänge. Kann der nur eine variable Spannung ausgeben oder auch ein PWM Signal? Was meinst du mit 4 bzw. 8? Von was hängt die Zahl ab. Wie willst du mit 8 Ausgängen 10 LEDs ansteuern? Wenn an je einem Ausgang 1 LED hängt, dann erübrigt sich doch die Frage nach Parallel oder Reihenschaltung, da du nichts von beidem anwenden kannst. Jeder Kanal braucht dann, sofern der Computer die Leistung nicht selbst abkann, einen dimmbare KSQ.

Was für ein Netzteil verwendest du?

Was sind das für LEDs? 10W, 1A, d.h. deren Vorwärtsspannung laut Datenblatt ist exakt 10V? Passt deren Wellenlänge und Farbtemperatur um deinen HQI Brenner zu ersetzen, hast du darauf geachtet? Was für eine Leistung hatte dieser bisher?

Was erhoffst du dir durch die LEDs an Mehrnutzen? Effizienter wird es nicht.
frankbaron
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Di, 02.04.13, 14:34

hi fraenk, also der wichtigste Grund für die umstellung auf LED sind die hohen Stromkosten. derzeit brennt über meinem Becken ein 400 Watt HQI brenner und dazu einige LED Strahler. zusammen etwa gut 500 Watt. die Lebensdauer der HQI brenner ist ach nicht all zu hoch und die sind nicht billig wenn man die richtige Farbtemperatur kauft. und mit den LED´s kann man etliche Simulationen machen, wenn man alles ordentlich hin bekommt.(daran hakt es jetzt :( ). und man kann das Farbspektrum exakt auf die Korallen abstimmen. ohne schädliche Wellenlängen wie es viel Brenner haben. wenn ich alle Lumen zusammenrechne, komme ich bei meiner Planung auf weit über 20000 lux. optimal für gutes Korallenwachstum. der Lichtcomputer ist ein GHL Profilux II.( Link: http://www.aquapro2000.de/Mess-und-Rege ... :5125.html) ich habe den nur erst gekauft und warte noch auf die Post. soviel ich da verstehe, ist der mit 4 Kanälen für Lichsteuerung ausgerüstet. 4 kann man durch zusatzliche Erweiterungen nach rüsten. ich denke, dass der kein PWM singnal aussenden kann. der steuert nur KSQ mit 0-10V an und die machen dann das PWM singnal. ich wollte an jeden Kanal über eine dimmbare KSQ 10 Stück Highpower LED´s anhängen. 4 in verschiedenen Lichtfarben. ( neutralweiß, kaltweiß, Königsblau 450~455nm und ein mittelblau 460~470nm. vielleicht dann noch ein paar UV led´s 420~430 nm an einen 5 zusätzlichen Kanal. die LED´s sind haben alle 9~11 V und 1000mA (max. 1100mA) nun wollte ich ja pro Kanal 10 Stück dieser LED´s bedienen. 10 Stück in Reihe bedeuten 90-110 V und 1000mA. so eine dimmbare KQS finde ich nicht. die haben alle so etwa bis max 36V. daran könnte ich ja nur max 4 LED´s anhängen. dann brauche ich 10 Stück von diesen KSQ aber ich habe am Steuergerät selbst mit aufrüstung nur 8 Ausgänge. ich dachte auch schon, dass ich etwas mit Singnalverstärker hin bekomme. aber da fehlt mir das Wissen, wie das richtig gemacht wird. ich habe RGB KSQ mit 0-10V Steuerspannung gefunden da könnte ich dann 3 Farben mit bedienen, aber ich weiß nicht ob es da Unterschiede gibt zu einer KSQ für Powerled´s. jetzt kann man zwar sagen, dass das ja auch 400 Watt zuzüglich Verluste von Steuerung sind. aber ich will ja nur etwa Mittags alles auf Volllast fahren und Vormittags bzw nachmittags langsam die Leistung mindern. i.M so etwa 250-300 Watt. und es ist viiiieeel natürlicher. :wink:
Fraenk
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Mi, 03.04.13, 16:27

uiuiui, das ist ja mal eine Block an Text ^^ Absätze?

Du kannst deine LEDs an fertige KSQ hängen die 220V AC in deine geeignete Gleichspannung umwandelt und die sich mit 0..10V dimmen lässt:
http://www.meanwell.com/search/HVGC-150 ... 0-spec.pdf

Ebenso kannst du versuchen das alles selber irgendwie zu realisieren, hängt dann aber von deinem Technischen KnowHow und Können ab.

Alternativ kannst du mit einem Modul für deinen Computer die Spannung in PWM umwandeln und somit die LEDs dimmen. Dann kannst du eine KSQ verwenden die auch nur mit PWM dimmbar ist, oder eben wieder es komplett selber lösen.

Generell:
- 100V DC kann tödlich sein. Vor allem wenn es feucht ist. Also ist das Unterfangen recht gefährlich. Bei Gleichspannung solltest du vielleicht bei unter 60V bleiben.
- Von der Effizienz her scheint ein HQI Brenner effizienter zu sein als eine LED. Du musst auch bedenken, dass zum Stromverbrauch der LEDs noch die Verluste der Wandler hinzu kommen. Also hättest du nur den HQI Brenner gedimmt (falls es geht) oder mit einer Zeitschaltuhr versehen hättest du vermutlich mehr Strom sparen können. Wie du schon sagtest kannst du mit LEDs schönere Programme durchspielen lassen und sollten auch länger leben, aber effizienter wird es nicht.
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uiuiui, das ist ja mal eine Block an Text ^^ Absätze?
5 Sternchen für diese Feststellung.

So komplexe Blöcke liest keiner gerne :!:
frankbaron
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Mi, 03.04.13, 19:24

danke erst einmal, für die Hilfe!!

ja das scheint recht gefährlich zu sein, aber jetzt läuft auch alles mit 220V.

mein Gedanke ist jetzt, wenn ich eine Lichtfarbe (10 stk, 10W) in zwei Reihen mit 5 Stk aufspalte,
komme ich mit einem Netzteil 48V 2-2,5A hin.
daran parallel 2 dimmbare KSQ an einem Kanal. haltet ihr das für sinnvoller?
frankbaron
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Mi, 03.04.13, 23:00

fraenk, warum wird es nicht effizienter??

überall liest und hört man, dass die LED am meisten der zugeführten Energie in Licht umwandelt.

soviel ich weiß, verschwindet die Energie nicht einfach irgendwo, jeder Verlusst lässt sich nachvollziehen.

wenn ich LED und HQI gegenüberstelle stelle ich fest, dass HQI lampen bestimmt 30-40% der zugeführten Energie in Wärme verpulvern. LED nur etwa 10%.

HQI hat eine sehr unausgeglichene spektrale Verteilung der Wellenlänge. (Spitzenwerte im einer bestimmten Wellenlänge und Bereiche die gleich null sind. LED hat auch nur bestimmte Wellenlängen. aber die haben Sie dann auch nur in diesem bestimmten Bereich zu 100%.

HQI verschwendent sicher 5-10% Energie für eine unsichtbare und sogar schädliche UV Strahlung.
LED gar nicht.

Vorschaltgeräte brauchen beide die auch beide Energieverluste haben.

effektiv fallen von der zugeführten Energie bei HQI etwa 50-60% auf das "nutzbare erwünschte" Licht.
bei LED sicher um die 80%.

wenn ich irgendwo falsch liege klärt mich auf :roll:

noch ein sehr interessanter link zur spektralen Zusammensetzung des Lichtes auch in den verschiedenen Wassertiefen.:
http://archiv.korallenriff.de/Referat%2 ... ritzel.pdf
Fraenk
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Do, 04.04.13, 11:08

Deine Argumente machen alle Sinn und sind auch richtig.

Ein HQI-Brenner kann aber auch über 100 Lumen/W erreichen, dasselbe wirst du maximal mit deinen LEDs vermutlich erreichen. Die Lumen Angabe ist schon auf das Absorptionsspektrum des menschliche Auges angepasst, somit wird dabei UV und IR Strahlung nicht reingerechnet.

LEDs sind sehr effizient, aber bei weitem noch nicht perfekt. Wenn man sich die meisten handelsüblichen LED lampen anschaut, dann stellt man schnell fest, dass deren Effizienz bei meist unter 80lm/W liegt. Ebenso sind viele günstige oder vor allem ältere LEDs nicht absolute Spitze bzgl. Effizienz oder deren Spektrum eher miserabel.

Ich weiß nicht was für LEDs du benutzt, aber um eine sehr hohe Effizienz zu erreichen musst du schon die neuste Technologie kaufen.

Hier ist eine Übersicht der möglichen Strahlungsquellen und deren aktuelle Effizienz:
http://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_e ... efficiency

Natürlich gilt der Energieerhaltungsatz, d.h. keine Energie wird erzeugt oder vernichtet, d.h. der Rest wird einfach in Wärme umgewandelt, daher muss man eine LED ja auch weiterhin kühlen.


Deine Gründe gegen HQI sind wichtig und auch richtig. Durch LEDs kannst du gezielt bestimmte Wellenlängen unterdrücken oder verstärken, das musst du aber auch bewusst und richtig tun. Das scheinst du ja aber auch vorzuhaben.
Ein ähnlicher Thread, wobei hier ein gutes Bild zum Thema enthalten ist: viewtopic.php?f=12&t=16400#p170493
In diese unteren Wellenlängenbereiche kommst du nur mit Spezial-LEDs deren Leistung dann auch nicht mehr in Lumen angegeben wird (da Lumen mit dem Menschlichen Spektrum verrechnet wird und bei blau eben gering ist http://de.wikipedia.org/wiki/V-Lambda-Kurve) sondern in mW.

Ich will dir dein Projekt nicht ausreden, am Ende wirst du sicherlich eine bessere, homogenerer, flexiblere Beleuchtung gebaut haben, aber dass es am Ende effizienter sein wird, wird eher unwahrscheinlich. Die Stromkosten werden geringer einfach aufgrund der Computersteuerung, ich denke nicht wegen dem Wechsel zu LEDs.


Hochspannung:
Ich gehe aber mal davon aus, dass die Lampe bisher recht geschützt verbaut ist, was eben bei einer Eigenkonstruktion nicht unbedingt der Fall sein muss.
Du kannst ein Netzteil verwenden, und an dieses dann mehere dimmbare KSQ anschließen, du kannst aber auch fertige Module verwenden (wie eben schon verlinkt) die dir direkt 220V AC auf DC mit konstantem Strom und dimmbar ausgeben.
Generell denke ich aber, dass du mit nur noch 48V sicherer bedient bist, als wenn mit 100V bei feuchter Umgebung.
frankbaron
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Do, 04.04.13, 13:48

danke fraenk, ich werde deinen Rat befolgen und mein Vorhaben mit 48V verwirklichen.
für diese Ströme sind die KSQ und die Netzteile auch etwas preisgünstiger.
bei der großen Anzahl, die ich benötige, sicher auch ein gutes Argument.

Ich bin auch einfach von der LED Technik begeistert. :wink:

ich habe noch eine andere Frage, auch zur Aquarienbeleuchtung aber ein anderes Projekt.
ich habe noch 2 Stk 50W PowerLED mit 30~36V und IF 1600mA
dazu habe ich KSQ mit 1700mA :?
kann ich die trotzdem nehmen oder ist das schlecht für die LED´s ??
sinnlos zustören möchte ich die auch nicht.
frankbaron
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Do, 04.04.13, 13:58

ich muss noch etwas los werden wegen der Gefährlichkeit von Strom.
ich will das auf keinen Fall runterspielen!!!!!!!!!!!
mir sind vor kurzem 2 Strahler in ein Salzwasserbecken gefallen, weil die Deckscheibe zersprungen ist.
Nichts ist passiert, nur dass nach kurzer Zeit die Sicherung gekommen ist.
kein Fisch und keine Koralle hat Schaden genommen.

Grund: der Strom nimmt immer den kürzesten Weg, also geht er gar nicht ins Wasser sondern nur von Pol zu Pol.
Gefählich ist es nur, wenn nur ein stromführender Leiter ins Wasser fällt und der Strom sich einen anderen Weg zum Nullpol sucht.
im schlimmsten Fall ist das dann der Mensch.
Aber das Ermorden eines ungeliebten Mitmenschen mit einen Fön in die Badewanne schmeißen (aus den Filmen) ist nur ein Märchen.
Probieren möchte ich es aber trotzdem nicht :roll:
Fraenk
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Do, 04.04.13, 23:53

Die Sorge die ich bei der Hochspannung auch eher hätte ist, dass man feuchte Finger hat, da man eben gerade ins Wasser gelangt hat oder sich Kondenswasser an der Lampe gebildet hat und sie ungeschickt anfasst beim Anheben, sodass man eben gerade an die beiden Pole von 100V fasst.
Ansonsten hast du recht, beim Reinfallen stirbt kein Fisch. :D

Bzgl. 1.7A KSQ, es sind ja 36V*0.1A = 3.6W mehr die die LED liefern muss, das ist schon ordentlich, also ich würde es nicht machen, zumal die 1.6A vermutlich schon das absolute Maximum im Dauerbetrieb darstellen.
frankbaron
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Fr, 05.04.13, 17:27

ok verstehe.

je mehr ich hier lese, je mehr Fragen habe ich.
aber das ist ja das Gute an der Sache.

ich habe immer gelesen, dass es eine weiße LED nicht gibt.
das sind nur blaue mit einer Beschichtung auf einer eigentlich blauen LED.
richtig soweit??

nun sehe ich mir Lichtausbeute der weißen und blauen LED´s an.
da sehe ich, dass die weißen LED´s weitaus mehr Lumen pro Watt liefern.

wie kann das sein??
wenn ich zum Beispiel eine blaue 10W LED nehme. http://www.ebay.de/itm/370784687505?ssP ... 1439.l2649
die hat im Mittel etwa 450 Lumen.
wenn ich eine Weiße 10 W LED nehme sehe ich, dass die durchaus auch mal 900 Lumen haben kann.
http://www.ebay.de/itm/370674439218?ssP ... 1439.l2649
das kann doch nicht an der Beschichtung liegen...oder??
was ist wenn man theoretisch die Beschichtung von der weißen entfernen würde??
verliert die dann an Leistung oder habe ich die superhelle blaue LED mit über 900 Lumen?
Fraenk
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Fr, 05.04.13, 17:54

siehe: http://www.mikrocontroller.net/topic/288946#3070352

in kurz: Lumen ist Abhängig von der spektralen Hell-Empfindlichkeit des menschlichen Auges, und das ist bei blau miserabel, daher geringerer Lumen-Wert trotz höherer Strahlungsleistung.
frankbaron
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Fr, 05.04.13, 20:46

hoch interessant!!!

dass alles an das menschliche Auge angepasst ist, ist etwas verwirrend und für mich unlogisch.
das erschwert erheblich eine gute spektrale Zusammenstellung für viele Vorhaben (auch meins).
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